1、第七章 8051串行口及串行通信(tng xn)技術下一頁上一頁本章要求：熟悉MCS51串行口的基本結構(jigu)和工作原理，掌握MCS51串行口的四種工作方式及其應用，熟練掌握串行口控制寄存器各位的含義及使用方法，了解單片機多機通信的工作原理，熟悉和掌握單片機通信程序的設計方法。共四十二頁第七章 8051串行口及串行通信(tng xn)技術下一頁上一頁7.3 8051串行口的編程和應用(yngyng)7.2 串行口的結構和控制7.1 串行通信的基本概念共四十二頁 7.1.1 數據通信7.1 串行通信(tng xn)的基本概念(a)并行傳輸(b)串行傳輸圖7.1 兩種通信(tng xn)方式

2、一、通信的基本方式 并行通信：數據的各位同時傳送。傳送距離：小于30米。并行通信串行通信串行通信：數據的各位逐位送出，只需一對傳送線即可完成傳送。傳送距離：幾米幾千公里。共四十二頁7.1.2 串行通信(tng xn)的傳輸方式 (a)單工方式(fngsh) (c)全雙工方式單工半雙工全雙工(b)半雙工方式圖7.2 串行通信的傳輸方式共四十二頁7.1.3串行通信(tng xn)的工作方式圖7.3 串行異步通信的幀格式(g shi)（有空閑位）異步通信同步通信1、異步通信：數據按字符傳送，每一個字符均按固定的字符格式傳送，又被稱為幀。字符的幀格式每一個字符幀包含四部分：起始位：數據位：校驗位：停止

3、位：數據位、校驗位、停止位。用“0” 表示，1位58位，低位在前，高位在后1位或無用“1”表示，1位、1.5位或2位起始位、共四十二頁 3、串行通信(tng xn)的波特率圖7-4 串行同步通信(tng xn)格式2、同步通信：數據按塊傳送，包括同步字符、數據塊。波特率：傳送數據位的速率，表示指每秒種傳送二進制代碼的位數。單位：bps（波特）。例：要求每秒傳送120個字符幀，每幀為10位。（181）解： 波特率=12010=1200波特每位數據傳送時間 有效數據位傳輸速率1/1200 0.83ms1208960位/秒共四十二頁串行通信接口 UART的結構(jigu)示意圖遠距離串行通信(tng

4、 xn)共四十二頁7.2串行口的結構(jigu)和控制 串行口內部結構示意(shy)簡圖一、串行口的結構MCS-8051通過引腳RXD(P3.0，串行數據接收端)和引腳TXD(P3.1，串行數據發送端)與外界進行通信。主要由2個物理上獨立的串行數據緩沖器SBUF、輸入移位寄存器和控制器等組成。共四十二頁 串行口的發送和接收是對SBUF進行讀或寫操作完成的，它們共用一個(y )地址99H（SBUF）。發送(f sn)：對于發送緩沖器，只能寫不能讀,MOVSBUF，A對于接收緩沖器，只能讀不能寫，MOV A ，SBUF執行寫發送緩沖器命令：MOV SBUF，A即啟動發送，接收:當RI=“0 ”時，

5、置允許接收位 REN “1”時，即啟動接收， 執行讀命令MOV A，SBUF時，即可從接收SBUF取出信息并由內部總線送CPU。下一頁上一頁圖片發送完一幀，使中斷標志TI置“1”。接收完一幀，使中斷標志RI置“1”。當 TI“0”時:共四十二頁二、串行接口控制(kngzh)寄存器1、串行控制(kngzh)寄存器SCON 98H下一頁上一頁返回共四十二頁1、串行控制(kngzh)寄存器SCON 98H（1）SM0，SM1：串行口工作方式(fngsh)選擇位（2）SM2：多機通信控制位，用于方式2，3SM2 =0 不允許多機通信1 允許多機通信（在方式0，SM20 ）表7.1 串行口的工作方式選擇

6、SM0SM1工作方式說明波特率00方式0同步移位方式fosc/1201方式110位異步收發定時器T1控制10方式211位異步收發fosc/32或fosc/6411方式311位異步收發定時器T1控制共四十二頁單片機的多機通訊(tngxn)1.SM20 SM21 SM21 SM21 2. TB81，發送地址(dzh)信號 3.接收地址信號, RB81 5. 選定從機，發送數據信號4.SM20 SM21 SM20 SM21共四十二頁單片機的多機通信(tng xn)（方式2、方式3）（1）主機SM20;所有從機SM21，以便接收主機發來的地址。（2）主機給從機發送地址時，第9位上發1（TB81），以指

7、示從機接收地址。（3）所有從機在SM2=1，RB81，RI0時接收主機發來的從機地址，進入相應的中斷服務程序，并和本機地址比較，確認是否為被尋址從機。（4）被尋址從機通過指令清除SM2，以正常接收數據，并向主機發回接收到的從機地址，供主機核對(h du)。未被尋址的從機保持SM21，并退出各自中斷。（5）完成主機和被尋址從機之間的數據通信，被尋址從機在通信完成后重新使SM21，并退出中斷服務程序，等待下次通信。共四十二頁SCON（3）REN：允許接收(jishu)控制位REN =0 禁止(jnzh)接收1 允許接收（4）TB8：發送的第9位數據位 可用作校驗位或地址/數據標識位（多機通信時）T

8、B8 =0 數據幀1 地址幀（5）RB8：接收的第9位數據位 可以是約定的校驗位或地址/數據標識位（多機通信時）在方式1，RB8中是收到的停止位在方式0，RB8不用串行接收開關共四十二頁SCON（6）TI：串行口發送中斷請求標志位（7）RI：串行口接收中斷請求標志位 硬件置 1 （發送或接收完一幀數據） 軟件清 0 （中斷(zhngdun)方式，查詢方式 ） 2、電源(dinyun)控制寄存器 PCON 87H字節地址為87H，沒有位尋址功能。 SMOD稱為串行口波特率倍增位，在串行口方式1、方式2和方式3時，波特率與 成正比，亦即當SMOD1時，波特率提高一倍。復位時，SMOD=0。共四十二

9、頁三、串行口的四種(s zhn)工作方式方式0：8位數據為一幀，不設起始位和停止(tngzh)位，先發送或接收最低位。幀格式如下：幀格式下一頁上一頁方式1：10位數據為一幀，有1個起始位，8個數據位，1個停止位，先發送或接收最低位。幀格式如下：方式2和方式3：11位為一幀，有1個起始位，8個數據位，1個可編程第9位，1個停止位，先發送或接收最低位。幀格式如下：共四十二頁三、串行口的四種工作(gngzu)方式 同步移位寄存器輸入/輸出方式，常用于外接移位寄存器，以擴展并行I/O口。 波特率固定為fosc/12。(1)方式0發送 當CPU執行一條將數據寫入發送緩沖器SBUF的指令時，產生一個正脈沖

10、(michng)，串行口即把SBUF中的8位數據以fosc/12的固定波特率從RXD引腳串行輸出，低位在先,TXD引腳輸出同步移位脈沖，發送完8位數據中斷標志位TI置“1” 。時序如下圖所示。1、方式0下一頁上一頁繼續共四十二頁(2)方式0接收 REN=1，接收數據，REN=0，禁止接收。 REN=1，允許接收。向串口的SCON寫入控制字（置為方式0，并REN位置“1” ，同時(tngsh)RI=0）時，產生一個正脈沖，串行口即開始接收數據。RXD為數據輸入端，TXD為移位脈沖信號輸出端，接收器也以fosc/12的固定波特率采樣RXD引腳的數據信息，當收到8位數據時RI置“1” 。表示一幀數據

11、接收完，時序如下：共四十二頁方式(fngsh)0下，SCON中的TB8、RB8位沒有用到，發送或接收完8位數據由硬件置“1”TI或RI，CPU響應中斷。TI或RI須由用戶軟件清“0”，可用如下指令：CLR TI；TI位清“0”CLR RI ；RI位清“0”方式0時，SM2位必須為0。共四十二頁 串行口方式(fngsh)0的應用 在串行方式0時，通過外接串入并出或并入(bn r)串出的移位寄存器芯片（如74LS164、74LS165 ）將串行口轉換成并行口使用。并行I/O口的一種擴展方式下一頁上一頁共四十二頁P3.0P3.1P1.08031D1RXDTXDD2CP74LS164CLR 1 2 8

12、 9并行(bngxng)輸出P3.0P3.1P1.08031QRXDTXDCP74LS1659 152 1圖(b) 方式0擴展(kuzhn)并行輸入口并行輸入P1.1圖(a) 方式0擴展并行輸出口下一頁上一頁共四十二頁 2、 方式(fngsh)1：（1）SM0 SM10 1（2）數據幀格式：一幀10位，1位起始位8位數據位1位停止位。（3）波特率 B=(2SMOD/32)T1溢出(y ch)率（4） RXD：接收數據端。 TXD：發送數據端。（5）發送過程： TI=0，10位異步收/發MOV SBUF，A 指令啟動發送，一幀發送結束，TI置1。接收過程：REN = 1且 RI = 0，啟動接收

13、，一幀接收完畢，下一頁上一頁繼續若滿足 RI0 SM20 或 接收到的停止位為1則本次接收有效，將接收數據裝入SBUF，停止位裝入RB8，并使RI置1；否則丟棄接收數據，不置位RI。（TXD）（RXD）圖片共四十二頁寫入SBUF采樣（a） 發送時序圖TXD數據輸出TID0D1D2D3D4D5D6D7停止位起始位RXD輸入數據（b） 接收時序圖D0D1D2D3D4D5D6D7停止位起始位RI檢測負跳變當REN=1，CPU開始采樣RXD引腳負跳變信號，若出現負跳變，才進入數據(shj)接收狀態，在接收移位脈沖同步下，開始接收一幀數據(shj)。數據采樣在每個數據位中間,連續采樣3次,并3中取2保留

14、采樣值。方式1發送(f sn)、接收時序圖下一頁上一頁共四十二頁（2）波特率 方式2：B=(2SMOD/64)fosc 。 方式3：B=(2SMOD/32)T1溢出率（3） RXD：接收數據端。 TXD：發送數據端。（4）發送(f sn)過程： 3、 方式(fngsh)2和方式3：（1）數據幀格式：一幀11位，1位起始位9位數據位1位停止位。 11位異步收/發TI=0，先裝待發送數據第9位至TB8,一幀發送結束，TI置1。接收過程：REN = 1且 RI = 0，啟動接收，一幀接收完畢，下一頁上一頁繼續若滿足 RI0 SM20 或 接收到的第9位數據為1則本次接收有效，將接收數據裝入SBUF，

15、第9位數據裝入RB8，并使RI=1；否則丟棄接收數據，不置位RI。第9位數據位在TB8/RB8中，常用作校驗位和多機通訊標識位。 由MOV SBUF，A 指令啟動發送，（TXD）（RXD）共四十二頁方式(fngsh)2、3發送/接收時序圖發送時序寫入SBUFTXD輸出TIRXD輸入接收時序RID0D1D2D3D4D5D6TB8停止位起始位D7D0D1D2D3D4D5D6RB8停止位起始位D7檢測負跳變下一頁上一頁共四十二頁串行口四種工作方式中斷(zhngdun)條件在TI0時，發送完一幀數據(shj)，TI置1，響應后軟件清0接收：發送：在 REN1，同時 RI0 時，方式0方式1方式2、3接

16、收完一幀數據，若滿足：接收完一幀數據RI 置 1響應后軟件清0 RI0 SM20 或接收到的停止位為1接收有效，RI置1響應后軟件清0 RI0 SM20 或接收到的第9位數據為1接收有效，RI置1響應后軟件清0下一頁上一頁共四十二頁四、波特率的設定(sh dn)置波特率固定(gdng)，方式2：方式0：B fosc/12可選的兩種波特率，B (2SMOD /64)fosc 方式1、3：波特率可變，用定時器T1作波特率發生器。B = (2SMOD/32) T1溢出率。T1溢出率即T1每秒鐘溢出幾次1/T1的溢出周期T1的溢出周期T1的定時時間設T1工作在方式2，計數器初值為X;（2 - 初值）T

17、PnB =2SMOD32（2 - 初值）TPn1=2SMOD32fosc12（256X）共四十二頁例1. 8051單片機時鐘振蕩頻率(pnl)為11.0592MHz，選用定時器T1工作模式2作為波特率發生器，波特率為2400b/s，求初值。并編寫初始化程序。解：設置波特率控制位(SMOD)0初始化程序為：INI：MOVTMOD，#20H;T1定時(dn sh)方式，模式2 MOVPCON，#00H;SMOD=0 MOVTH1，#0F4H MOVTL1，#0F4H SETB TR1 MOVSCON，#50H;串行口方式1，允許接收=2SMOD32fosc12（256X）B=13211.05912

18、（256TH1）2400TH1244F4H所以：(TH1)=(TL1)=F4H共四十二頁波特率(方式1、3)fosc=6Mfosc=12M fosc = 11.059MSMODT1方式初值SMODT1方式初值SMODT1方式初值62.5k12FFH19.2k12FEH12FDH9.6k12FDH02FDH4.8k 02FDH12F3H02FAH2.4k 02FAH12F3H02F4H1.2k02F3H02E6H02E8H60002E6H02CCH02D0H30002CCH0298H02A0H1100272H01FEEBH01FEFFH55H01FFEBH 常用(chn yn)波特率和定時器T1

19、初值關系表共四十二頁MOV THx，#X MOV TLx，#X 寫PCON，設置波特率倍數(bish)關系7.3 8051串行口的編程與應用(yngyng) 串行口初始化步驟：寫TMOD，設定定時器工作方式設置計數器初值，選定串口波特率寫IE，開放相應中斷寫TCON，啟動定時器MOV TMOD，# 方式字 SETB EASETB ESSETB TRx寫SCON，設定串口工作方式MOV SCON，# 方式字 MOV PCON，# 00（80H） 共四十二頁（方式0）例2用8031串行口外接CD4049或164串入并出移位寄存器擴展8位并行口；8位并行口的每位都接一個發光二極管，要求發光二極管從左

20、到右以一定延遲輪流顯示(xinsh)，并不斷循環。解：設數據串行發送(f sn)采用中斷方式，顯示的延遲通過調用延遲程序DELAY實現.程序清單： ORG 0023H ;串行口中斷入口 AJMP SBR ;轉入串行口中斷服務程序 0RG 2000H ;主程序起始地 MOV SCON，#00H ;串行口方式0初始化 MOV A，#80H ;最左一位發光二極管先亮 CLR P1.0 ;關閉并行輸出 MOV SBUF，A ;啟動串口串行輸出LOOP: SJMP $ ;等待中斷SBR: SETB P1.0 ;啟動寄存器并行輸出 ACALL DELAY ;顯示延遲一段時間 CLR TI ;清發送中斷標志

21、RR A ;準備右邊一位顯示 CLR P1.0 ;關閉并行輸出 MOV SBUF，A ;再一次串行輸出 RETI ;中斷返回圖7-13串入并出電路 共四十二頁雙機通信。甲機發送，乙機接收，進行(jnxng)單工串行異步通訊。（方式(fngsh)1）例3甲機從片內RAM 30H39H單元逐個取出共10個ASCII碼數據，在D7位補奇后由串行口發送出去，乙機每接收一個數據都有奇偶校驗，然后存入30H39H單元。若奇偶校驗有錯，則將FFH存入相應單元，設波特率為1200b/s，fosc=6MHZ。0RG 0000HLJMP MAINTORG 0100HMAINT： MOV SCON，#40H ;方式

22、1串行發送MOV TMOD，#20H ;(TMOD)20H，T1方式2MOV TH1， #0F3H ;(T1)F3F3H，T1初值MOV TL1， #0F3HSETB TR1 ;啟動T11.甲機發送程序 把片內RAM 30H39H中的數據塊通過串行口TXD引腳輸出。參考程序如下： 圖6-15雙機通信電路共四十二頁 CLR ET1 ;禁止T1中斷 MOV R0， #30H ;R0：發送數據首址，(R0)30HL1： MOV A，R0MOV C，P ;設置奇偶校驗位(補奇)CPL CMOV ACC7，CMOV SBUF, A ;啟動發送L2： JBC TI，L3 ;若TI=1，則轉L3執行且(T1

23、)0SJMP L2 ;TI=0，一幀未完，連續發送L3： INC R0 ;取下(q xi)一數據CJNE R0，#3AH，L1 ;若10個數據未完，轉L1執行SJMP $END共四十二頁 ORG 0000H LJMP MAINR 0RG 0200HMAINR：MOV SCON， #50H ;啟動接收(jishu) MOV TMOD， #20H ;(TMOD)=20H，T1方式2 MOV TH1， #0F3H ;(T1)=F3F3H，Tl初值 MOV TL1， #0F3H SETB TR1 ;啟動T1 CLR ET1 ;禁止T1中斷2. 乙機接收程序 乙機通過RXD引腳接收甲機發送的串行字節(z

24、 ji)，波特率必須與甲機相同，乙機fosc=6MHZ，波特率為1200b/s，采用定時器T1方式2，初值同為0F3H。參考程序如下：共四十二頁MOV R0， #30H ;R0：接收數據首址，(R0)30HL4：JBC RI，L5 ;若RI=1，則轉L5執行且(RI)0SJMP L4 ;RI=0，一幀未接收完，繼續接收L5：MOV A， SBUF ;接收到數據送AMOV C，P ;檢查奇校驗位CPL CJC ERROR ;(CY)=l，接收數據出錯，轉ERROR執行ANL A， #7FH ;消去(xio q)奇校驗位MOV R0， A ;(R0)(A)L6：INC R0 ;取下一接收緩沖區地址

25、 CJNE R0， #3AH，L4 ;未接收完，轉L4執行 SJMP $ERROR：MOV R0， #0FFH SJMP L6 END共四十二頁 編制一個發送程序，將片內RAM中50H5FH的數據串行發送，串行口設定(sh dn)為工作方式2，TB8作奇偶校驗位。 （方式(fngsh)2）例4（1） 中斷方式ORG0000HAJMPMAINORG0023HAJMPSERORG0100HMAIN：MOVSCON，80HMOVPCON，80HMOVR0，50HMOVR7，0FH；數據長度SETBESSETBEAMOVA，R0MOVC，PSW.0；奇偶校驗位PMOVTB8，CMOVSBUF，ASJM

26、P$SER:CLRTIINCR0MOVA，R0MOVC，PSW.0MOVTB8，CMOVSBUF，ADJNZR7，ENDTCLRESENDT：RETIEND共四十二頁 編制一個發送(f sn)程序，將片內RAM中50H5FH的數據串行發送，串行口設定為工作方式2，TB8作奇偶校驗位。 （2）查詢方式 ORG 0000H AJMP MAIN ORG 0100HMAIN： MOV SCON，80H MOV PCON，80H MOV R0，50H MOV R7，10H；數據(shj)長度LOOP: MOV A，R0 MOV C，PSW.0 MOV TB8，C MOV SBUF，AWAIT: JBC

27、TI，CONT AJMP WAITCONT：INCR0DJNZR7，LOOPSJMP$END（方式2）例4共四十二頁 編制一個接收程序，將接收到的16字節數據送入片內RAM的50H5FH單元中，設串行口工作(gngzu)于方式3，波特率為2400bps。（設fosc11.059MHZ） ORG0000H MAIN：MOVTMOD，20H;設T1工作于方式2MOVTH1，0F4HMOVTL1，0F4H；置計數初值SETBTR1；啟動定時器T1MOVR0，50H；首地址(dzh)送R0MOVR7，10H；數據長度送R7MOVSCON，0D0H；串行口工作于方式3，可接收MOVPCON，00H；設SMOD0 WAIT：JBCRI，PR1；接收完一幀數據，清RI，轉PR1SJMPWAIT（方式3）例5共四十二頁PR1：MOVA，SBUF；讀入數據(shj)JNBP，PNP下一頁上一頁；P=0，轉PNPPNP：JBRB8，PER；P=0，RB8=1，轉出錯(ch cu)處理RIGHT：JNBRB8，PER；P=1，RB8=0，轉出錯處理SJMPRIGHTMOVR0，A；數據送內存INCR0；修改地址指針DJNZR7，WAIT；數據未收